阅读说明：本技术 一种节能环保安全的液体燃料 (energy-saving, environment-friendly and safe liquid fuel ) 是由 谢雅琴 徐克强 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及新能源技术领域,具体涉及到一种节能环保安全的液体燃料。所述液体燃料中含有如下成分：柴油35.0～36.0wt％、棕榈酸甲酯3.0～3.5wt％、亚油酸甲酯19.0-20.0wt％、油酸甲酯23.0～24.0wt％、硬脂酸甲酯5.0～6.0wt％、二十二烷酸甲酯2.5～3.5wt％、脂肪酸10.0～11.0wt％。所述液体燃料在具有较高的闪点的同时,还具有相对较低、较合理的运动粘度,能保证对发动机燃油供给系统有较好的润滑性,保证有较好的雾化性能和供给量,能充分燃烧为机动车提供更高的能量。而且由于具有较高的闪点,在储存和使用过程中的安全性能得到显著的改善。而且由于本发明中液体燃料的原料均可来自于大豆油、花生油、玉米油等植物油或者废弃油(地沟油等)等,因此节能环保,减少对不可再生资源的国度开采和利用。(The invention relates to the technical field of new energy, in particular to energy-saving, environment-friendly and safe liquid fuels, which contain 35.0-36.0 wt% of diesel oil, 3.0-3.5 wt% of methyl palmitate, 19.0-20.0 wt% of methyl linoleate, 23.0-24.0 wt% of methyl oleate, 5.0-6.0 wt% of methyl stearate, 2.5-3.5 wt% of methyl behenate and 10.0-11.0 wt% of fatty acid.)

一种节能环保安全的液体燃料

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及到一种节能环保安全的液体燃料。

背景技术

随着现代工业的发展和人口的急剧增加，全世界对能源的需求量越来越大，也加大了对地球资源的开采和利用。能源危机一词已经越来越频繁的被各国的专家提到。据相关的评估报告，按照目前的速度，世界传统石油资源将在40年后用尽。随着石油资源的日益枯竭，未来世界各国对石油能源的争夺将更为激烈。为了解决石油的不可再生问题，各国开始寻找可替代的能源。生物柴油是一种可替代石油的清洁燃料，是绿色能源。棕榈酸甲酯是生物柴油中的主要组分，是重要的有机化工原料。尿素包合法是分离、提纯或高富集脂肪族化合物的一种手段。利用尿素包合法可以把生物柴油里的饱和脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯分离开来，有利于对生物柴油进行深加工，提高其经济价值。

目前，大豆和油菜是国际上生产生物柴油的主要原料，如美国以大豆油为原料，欧洲则用油菜籽泊，但以可食用油为原料制备生物柴油的原料势必会加剧全球粮食竞争问题，从而促使各国都在积极寻找能开发生物柴油的非食用油植物资源。因此，很有必要研究具有较高的稳定性、节能、环保、安全的液体燃料供机动车领域使用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有3～5wt％的棕榈酸甲酯和2～5wt％的二十二烷酸甲酯。

作为一种优选的技术方案，所述液体燃料中还含有亚油酸甲酯，其含量至少为18wt％。

作为一种优选的技术方案，所述液体燃料中还含有21～25wt％的油酸甲酯。

作为一种优选的技术方案，所述液体燃料中还含有4～8wt％的硬脂酸甲酯。

作为一种优选的技术方案，所述液体燃料中还含有8～13wt％的脂肪酸。

作为一种优选的技术方案，所述棕榈酸甲酯和二十二烷酸甲酯的含量相同。

作为一种优选的技术方案，所述液体燃料中硬脂酸甲酯的含量不超过6wt％。

作为一种优选的技术方案，所述脂肪酸包括不饱和脂肪酸，其含量至少占脂肪酸总含量的35wt％。

作为一种优选的技术方案，所述亚油酸甲酯的含量为18～22wt％。

本发明的第二个方面提供了如上所述的节能环保安全的液体燃料在机动车领域中的应用。

本发明中的液体燃料在具有较高的闪点的同时，还具有相对较低、较合理的运动粘度，能保证对发动机燃油供给系统有较好的润滑性，保证有较好的雾化性能和供给量，能充分燃烧为机动车提供更高的能量。而且由于具有较高的闪点，在储存和使用过程中的安全性能得到显著的改善。而且由于本发明中液体燃料的原料均可来自于大豆油、花生油、玉米油等植物油或者废弃油(地沟油等)等，因此节能环保，减少对不可再生资源的国度开采和利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中液体燃料原样的红外光谱图。

图2为实施例1中液体燃料原样的核磁氢谱图。

图3为实施例1中液体燃料烘干后的核磁氢谱图。

图4为实施例1中液体燃料原样的GC-MS谱图。

图5为实施例1中液体燃料原样的MS质谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明的第一方面提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有3～5wt％的棕榈酸甲酯和2～5wt％的二十二烷酸甲酯。

优选的，所述棕榈酸甲酯和二十二烷酸甲酯的含量相同。

本发明中的液体燃料中含有柴油，并在柴油中加入上述棕榈酸甲酯和二十二烷酸甲酯等成分制备得到所述液体燃料。本发明中所述棕榈酸甲酯又名十六酸甲酯，CAS号：112-39-0，是以饱和十六碳直链饱和脂肪酸与甲醇酯化后的生物质材料。本发明中的二十二烷酸甲酯又名山嵛酸甲酯、二十二碳烷酸甲酯，CAS号：929-77-1，是以二十二碳直链饱和脂肪酸与甲醇酯化后的生物质材料。本发明中的棕榈酸甲酯和二十二烷酸甲酯可以通过化学方法制备得到，例如本领域技术人员所熟知的酯化反应法。也可以以大豆油、花生油、玉米油等植物油或者废弃油(地沟油等)为原料，通过酯化、分离提纯等步骤制备得到。

在一些优选的实施方式中，所述液体燃料中还含有亚油酸甲酯，其含量至少为18wt％。

优选的，所述亚油酸甲酯的含量为18～22wt％。

本发明中的亚油酸甲酯又称(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸甲酯、9,12-十八烷二烯酸甲酯、顺-9,12-十八碳二烯酸甲酯等，CAS号：112-63-0，是以十八碳(亚油酸)直链不饱和脂肪酸和甲醇酯化制得的生物质材料。具有如下分子结构：

在一些优选的实施方式中，所述液体燃料中还含有21～25wt％的油酸甲酯。

进一步优选的，所述亚油酸甲酯的含量为19.0～20.0wt％，油酸甲酯的含量为23.0～24.0wt％。

本发明中的油酸甲酯又名顺式-9-十八烯酸甲酯、9-十八烯酸甲酯，CAS号：112-62-9，本发明中的油酸甲酯可以通过本领域技术人员所熟知的化学方法合成得到。例如由甲醇与油酸经酯化而得。将油酸和甲醇混合，加入催化剂浓硫酸或对甲苯磺酸，加热回流10h。冷却，用甲醇钠中和至pH值为8-9℃，用水洗至中性，经无水氯化钙干燥后进行减压蒸馏，即得油酸甲酯。也可以以大豆油、花生油、玉米油等植物油或者废弃油(地沟油等)为原料，通过酯化、分离提纯等步骤制备得到。

本发明中由于油酸甲酯和亚油酸甲酯分子结构中含有若干不饱和双键，而且不饱和双键的位置偏向碳链的中间。由于碳碳双键的键能约为615KJ/mol，碳碳单键的键能约为347.8KJ/mol，碳氢键的键能约为414.8KJ/mol，键能越高，在燃烧过程中链段不易断裂，着火点越低。而且上述化合物分子链中双键位置偏向中间，易断裂生成环己烷，环己烷的不对称反应易生成苯环，导致液体燃料的十六烷值降低。而且，由于双键中的π键是成键原子的未杂化轨道，通过平行、侧面重叠而形成的共价三键，而π键不如σ键稳定，易受到氧化剂的破坏，从而降低空气中的稳定性，温度越高，稳定性越好差。因此油酸甲酯和亚油酸甲酯的含量不能太高，否则液体燃料的着火性能降低，影响燃烧效果。

而申请人发现油酸甲酯和亚油酸甲酯的含量太低了之后，所得液体燃料的黏度和低温流动性显著降低，影响其使用性能。可能是由于油酸甲酯和亚油酸甲酯中的不饱和双键是顺式结构，这使不饱和脂肪酸的烃链有约30°的弯曲，干扰它们堆积时有效地填满空间，结果降低了范德华相互反应力，从而使液体燃料中的成分能够较好的流动，甚至在较低的温度下也能保持好的流动特性，从而使液体燃料的使用环境得以拓宽。

在一些优选的实施方式中，所述液体燃料中还含有4～8wt％的硬脂酸甲酯。

优选地，所述液体燃料中硬脂酸甲酯的含量不超过6wt％；更优选的，所述液体燃料中硬脂酸甲酯的含量不超过4～6wt％。

本发明中的硬脂酸甲酯又名十八碳酸甲酯，结构式为：

CAS号：112-61-8，是以十八碳链的饱和脂肪酸与甲醇经过酯化得到的生物质材料。本发明中的硬脂酸甲酯可以经过本领域技术人员所熟知的酯化发制备得到，也可以通过以大豆油、花生油、玉米油等植物油或者废弃油(地沟油等)为原料，通过酯化、分离提纯等步骤制备得到。

在一些优选的实施方式中，所述液体燃料中还含有8～13wt％的脂肪酸。

本发明中所述的脂肪酸，是指一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链，是有机物，直链饱和脂肪酸的通式是C(n)H(2n+1)COOH。

在一些实施方式中，所述脂肪酸为饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸。

优选的，所述脂肪酸为至少含有6个碳原子的脂肪酸。

进一步优选地，所述脂肪酸为6～22个碳原子的脂肪酸.

更进一步优选的，所述脂肪酸包括不饱和脂肪酸，其含量至少占脂肪酸总含量的35wt％；

进一步地，所述脂肪酸的含量为35～65wt％。

进一步的，所述不饱和脂肪酸为丁烯酸(巴豆酸，CAS：3724-65-0)、油酸和亚油酸(CAS：60-33-3)的混合物。

进一步地，所述丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物中丁烯酸的含量至少占混合物的25wt％。

优选的，所述丁烯酸、油酸和亚油酸的重量比例为1.2：2：1。

申请人发现当液体燃料中的脂肪酸中的不饱和脂肪酸至少占脂肪酸总量的35wt％时，所得液体燃料的闪点等参数不降低的情况下，其运动粘度会显著降低，显著改善液体燃料的泵送性和物化性能，又不影响液体燃料的燃烧性能、稳定性等特点。可能是由于不饱和脂肪酸中的双键几乎总是顺式几何构型，这使不饱和脂肪酸的烃链有约30°的弯曲，C—C键不能相对自由地旋转，干扰分子链堆积时有效地填满空间，结果降低了范德华相互反应力，降低分子链之间的差绕，从而有助于在很大程度上避免液体燃料粘度的过高。此外，申请然发现当不饱和脂肪酸中含有一定量的丁烯酸时，其运动粘度的下降更加显著，尤其在丁烯酸的含量在25wt％，及以上时尤为显著。可能是丁烯酸的分子链结构比较小，在液体燃料体系中能够较容易的迁移，而在缠绕的分子链之间的迁移必然会产生一定的空穴，从而促进燃料中分子之间的相互迁移，从而在一定程度上降低液体燃料的粘度。

在一些优选的实施方式中，所述液体燃料中含有如下成分：

本发明中哦你对所述柴油不做任何特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的所有类型的柴油，包括但不限于轻柴油(如5#号柴油、0#号柴油、-10#号柴油、-20#号柴油、-35#号柴油、-50#号柴油)、重柴油(如10#号柴油、20#号柴油、30#号柴油)等。

本发明中的所述液体燃料的制备方式不做限定，可以根据本领域技术人员所熟知的方法制备，例如将上述重量的原料物理共混即可制备得到等。

本发明的第二个方面提供了如上所述的节能环保安全的液体燃料在机动车领域中的应用。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售产品。

实施例

实施例1

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

该液体燃料成浅黄色，经过红外光谱图可以看出上述液体燃料中含有酯类物质的信息，如图1所示。从图2原样氘代氯仿的核磁氢谱中看出0.9ppm、1.2ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.2ppm、3.6ppm、5.4ppm为油酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm为棕榈酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm为硬脂酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.2ppm、2.8ppm、3.6ppm、5.4ppm为亚油酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm是二十二烷酸甲酯的化学位移，0.9-1.4ppm为烷烃的化学位移。图3的烘干样氘代氯仿核磁氢谱中看出0.9ppm、1.2ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.2ppm、3.6ppm、5.4ppm为油酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm为棕榈酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm为硬脂酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.2ppm、2.8ppm、3.6ppm、5.4ppm为亚油酸甲酯的化学位移，0.9ppm、1.2ppm、2.2ppm、3.6ppm是二十二烷酸甲酯的化学位移。

从图4的GC-MS谱图中得知，RT＝16.720的峰对应的是棕榈酸甲酯、RT＝17.860的峰对应的是亚油酸甲酯、RT＝17.912的峰对应的是油酸甲酯、RT＝18.016的峰对应的是硬脂酸甲酯、RT＝20.284的峰对应的是二十二烷酸甲酯、RT＝17.212的峰对应的是正二十烷烃、RT＝16.545的峰对应的是正十九烷烃、RT＝15.126的峰对应的是正十七烷烃等。

从图5的MS质谱图中可以得知255是棕榈酸的M-1峰，279是亚油酸的M-1峰，281是油酸的M-1峰，283是硬脂酸的M-1峰，339是二十二烷酸的M-1峰。

对该液体燃料进行ICP测试，观察其中含有的相应金属成分，其结果为Fe(铁)238.204：没有检出、Mn(锰)257.610：没有检出、Pb(铅)220.353：没有检出、Zn(锌)206.200：没有检出。

上述所有的检测是今年6月委托上海微谱化工技术服务有限公司做的测试。

实施例2

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

实施例3

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

实施例4

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

实施例5

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述柴油为0#号柴油

实施例6

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

实施例7

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸和二十二烷酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5；所述柴油为0#号柴油。

实施例8

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为棕榈酸、二十二烷酸和不饱和脂肪酸的混合物，其重量比例为2.5：3.5：4；所述不饱和脂肪酸为油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为2：1；所述柴油为0#号柴油。

实施例9

本实施例提供了一种节能环保安全的液体燃料，所述液体燃料中含有如下成分：

所述脂肪酸为丁烯酸、油酸和亚油酸的混合物，其重量比例为1.2：2：1；所述柴油为0#号柴油。

性能测试

根据国家标准GB/T 265所述的方法，对上述实施例进行运动粘度性能的测试；根据国家标准GB/T 261所述的方法，对上述实施例进行闪点的测试，具体结果如下表所示。

表1性能测试表

从上述表格中可以看出本发明中的液体燃料在具有较高的闪点的同时，还具有相对较低、较合理的运动粘度，能保证对发动机燃油供给系统有较好的润滑性，保证有较好的雾化性能和供给量，能充分燃烧为机动车提供更高的能量。而且由于具有较高的闪点，在储存和使用过程中的安全性能得到显著的改善。

本发明实施例公开的操作和步骤涉及本发明特有的部分，其它步骤可以根据本领域技术人员所熟知的操作进行。

在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。